Industriële vraag stimuleert bredere adoptie van siliciumcarbide keramische onderdelen in high-performance toepassingen

XI'AN, China – Met toenemende eisen aan materialen die kunnen werken onder hoge temperaturen, corrosieve en mechanisch veeleisende omstandigheden,drukloos gesinterde keramische componenten van siliciumcarbide (SSiC).zien een bredere acceptatie in meerdere industriële sectoren.

Volgens observaties uit de industrie worden SSiC-materialen toegepast in halfgeleiderverwerking, chemische systemen en thermische apparatuur waar prestatiestabiliteit van cruciaal belang is.

Bij de productie van halfgeleiders worden siliciumcarbidecomponenten zoals waferdragers, procesbuizen en verwarmingselementen gebruikt in omgevingen van meer dan 1200 ° C.

Materiaaleigenschappen, waaronder een lage thermische uitzettingscoëfficiënt (~4,0 *10⁻⁶ /K) en een hoge thermische geleidbaarheid (~116 W/m·K) ondersteunen de dimensionele stabiliteit tijdens thermische cycli.

Op dezelfde manier worden SSiC-componenten in oven- en thermische verwerkingstoepassingen gebruikt als ovenmeubilair, zetplaten en structurele steunen. Met een maximale gebruikstemperatuur tot 1650°C in lucht en een thermische schokbestendigheid van meer dan ΔT 350°C is het materiaal geschikt voor herhaalde verwarmings- en koelingsomstandigheden.

In chemische verwerkingssystemen worden siliciumcarbidecomponenten vaak gebruikt voor afdichtingsringen, pomponderdelen en corrosiebestendige voeringen.

Testgegevens onder gecontroleerde omstandigheden (125–300 uur onderdompeling onder roeren) geven het volgende aan:

• Corrosiesnelheid van ongeveer 1,8 mg/cm²·jaar in 98% H₂SO₄ bij 100°C
• Corrosiesnelheid van ongeveer 2,5 mg/cm²·jaar in 50% NaOH bij 100°C

Deze waarden worden over het algemeen beschouwd als binnen het bereik dat geschikt is voor langdurig industrieel gebruik, afhankelijk van het systeemontwerp en de bedrijfsomstandigheden.

Naast thermische en chemische omgevingen wordt siliciumcarbidekeramiek ook gebruikt in slijtagekritische toepassingen zoals bussen, afdichtingsvlakken en structurele componenten.

Typische eigenschappen zijn onder meer een hardheid van ongeveer 93 HRA en een elasticiteitsmodulus van ongeveer 410 GPa, wat de weerstand tegen vervorming en slijtage onder mechanische belasting ondersteunt.

SSiC-componenten worden geproduceerd via drukloze sinterprocessen van meer dan 2100°C, gevolgd door precisiebewerking.

Gerapporteerde productiemogelijkheden omvatten:

• Maattolerantie tot ±0,02 mm
• Oppervlakteruwheid tot Ra ≤ 0,8 μm
• Mogelijkheid om complexe geometrieën te produceren

Dergelijke parameters zijn relevant voor toepassingen die nauwe toleranties en consistente assemblageprestaties vereisen.

Omdat industriële systemen onder extreme bedrijfsomstandigheden een hogere betrouwbaarheid blijven eisen, wordt verwacht dat materialen zoals SSiC een steeds grotere rol zullen spelen in het ontwerp van apparatuur.

Toepassingen met hoge temperaturen, corrosieve media en mechanische slijtage zullen waarschijnlijk de belangrijkste drijfveren blijven voor de adoptie van keramische componenten van siliciumcarbide.